機械手總體方案設計

1、第2章機械手的總體方案設計2.1、 械手基本形式的選擇常見的工業(yè)機械手根據(jù)手臂的動作形態(tài)，按坐標形式大致可以分為以下4種:(1)直角坐標型機械手；(2)圓柱坐標型機械手；(3)球坐標(極坐標)型機械手；(4)多關節(jié)型機機械手。其中圓柱坐標型機械手結構簡單緊湊，定位精度較高，占地面積小，因此本設計采用圓柱坐標型11。圖2.1是機械手搬運物品示意圖。圖中機械手的任務是將傳送帶B上的物品搬運到傳送帶A。傳送帶A圖2.1機械手基本形式示意2.2、 方案設計(1)、黑箱結構如圖2.1所示工件驅(qū)動能自動機械手11I工件位置改變夾持圖2.2設計方案(2)、機械手動作分析及運動分析如圖2.3所示，工件首先被機

2、械手夾持，然后再隨之一起運動。其周期運動可以表現(xiàn)為(按動作順序)：大臂下降一夾緊工件一手腕上翻一大臂上開一大臂回轉(zhuǎn)一手臂延伸一放松工件一手臂收回一手腕下翻一大臂回轉(zhuǎn)一大臂下降圖2.3機械手運動圖(3)、功能原理如圖2.3所示圖2.4機械手功能原理圖(4)、方案設計傳動系統(tǒng)如果機械手采用機械傳動，則自由度少，難于實現(xiàn)特別復雜的運動。而對于組合機床自動上下料的機械手，其工件的運動需要多個自由度才能完成，故不宜采用機械傳動方案。如果機械手采取氣壓傳動，由于氣控信號比光、電信號慢得多，且由于空氣的可壓縮性，工作時容易產(chǎn)生抖動和爬行，造成執(zhí)行機構運動速度和定位精度不可靠，效率也較低。電氣傳動必須有減速裝

3、置和將電機回轉(zhuǎn)運動變成直線運動的裝置，結構龐大，速度不易控制。氣液聯(lián)合控制和電液聯(lián)合控制則使系統(tǒng)和結構上很復雜。綜上所述，我們選擇液壓傳動方式?？刂葡到y(tǒng)本機械手是專用自動機械手，選擇智能控制方式中的PLC?序控制方式，這樣可以使機械手的結構更加緊湊和完美。執(zhí)行系統(tǒng)分析本機械手的執(zhí)行系統(tǒng)是手部機構。手部機構形式多樣，但綜合其總體構型，可分為：氣吸式、電磁式和鉗爪式3種。根據(jù)本組合機床加工工件的特征(導衛(wèi)輪、精密鑄鋼件)，選擇鉗爪式手部結構。常見的工業(yè)機械手根據(jù)手臂的動作形態(tài)，按坐標形式大致可以分為以下4種：（1）直角坐標型機械手;（2）圓柱坐標型機械手；（3）球坐標（極坐標）型機械手；（4）多關

4、節(jié)型機機械手。其中圓柱坐標型機械手結構簡單緊湊，定位精度較高,占地面積小，且根據(jù)本機械手坐標形式分析分析本機械手臂的運動形式及其組合情況，采用圓柱坐標形式。因此方案確定機械手采用液壓傳動方式，PLC空制，鉗爪式手部結構，圓柱坐標形式。2.3、 機械手的運動分析機械手的動作循環(huán)（工件平放）：大臂下降300m-夾緊工件一手腕回轉(zhuǎn)90°一大臂上升300mm大臂回轉(zhuǎn)90°一手臂延伸500mm放松工件一手臂收縮500mm手腕反轉(zhuǎn)90°一大臂回轉(zhuǎn)90°一大臂下降300mm本機械手的工作頻率是5次/min,即12s/次，也就是說，要在10s時間內(nèi)完成上述工作循環(huán)圖中的

5、一次循環(huán)。若采用分步運動的話，那么上述平均每一個動作必須在1.25s內(nèi)完成，這樣必定增加動作的難度和結構的復雜性。因此，我們在整個運動過程中都將采用協(xié)調(diào)運動，這樣可緩減每個動作的緊迫性。如圖2.5所示，從t=0s時開始，機械手大臂下降，用時2s,大臂下降速度：150mm/s；t=2s時，機械手做夾緊工件運動；在t=2.5s時開始的還有手腕回轉(zhuǎn)90°,用時1.5s；與此同時大臂開始以150mm/s故上升運動，用時2s。在t=4.5s時，大臂開始做回轉(zhuǎn)運動，回轉(zhuǎn)90°,用時1.5s；在t=6s時，手臂開始做向外延伸500mlmJ運動，運動速度為250mm/s用時2s；在t=8s時，機械手手指開始做放松工件運動，用時0.5s；在t=8.5s時，手腕開始做下翻90°的運動,用時1.5s；與此同時手臂開始收縮，收縮距離500mm平均速度250mm/s用時2s；在t=10.5s時，手臂做90°回轉(zhuǎn)運動，用時1.5so上訴運動為一個整周期運動，完成上述運動共用時12s。運動簡圖見圖2.6所示圖2.6機械手運動簡圖